РАЗРАБОТКА ВОДОНАБУХАЮЩИХ РЕЗИН НА ОСНОВЕ  НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА И  НАТРИЙ-КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ: KOKGSY

Хак Нгок  Хо; Алевтина Петровна  Рахматуллина; Марат Ансарович  Ибрагимов; Куанг Зиен   Ле; Вьет Хынг   Данг

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.024

Авторы

Хак Нгок Хо Казанский национальный исследовательский технологический университет
Алевтина Петровна Рахматуллина Казанский национальный исследовательский технологический университет
Марат Ансарович Ибрагимов Казанский национальный исследовательский технологический университет
Куанг Зиен Ле Hanoi University of Science and Technology
Вьет Хынг Данг Hanoi University of Science and Technology

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.024

Ключевые слова:

Водонабухающие резины, пакер, натуральный каучук, натрий-карбоксиметилцеллюлоза, жидкофазное совмещение, степень вымывания, степень набухания, физико-механические свойства

Аннотация

Проведены исследования по разработке водонабухающих резин (ВНР) на основе натурального каучука (НК) в качестве материала для пакеров. В состав резины входит натуральный каучук с серной системой вулканизации (сульфенамид Ц + стеариновая кислота + оксид цинка). В резиновые смеси (РС) вводили также натрий-карбоксиметилцеллюлозу (Na-КМЦ) в качестве набухающего компонента. Количество Na-КМЦ варьировали. ВНР получали двумя способами. Первый – традиционный твердофазный способ получения на резиносмесительном оборудовании. Второй – предварительно готови-ли смесь гидрофобного и гидрофильного полимеров жидкофазным совмещением их водных суспензий с последующим выделением и сушкой смеси полимеров, на основе которых получали РС традиционным твердофазным способом. РС в обоих случаях получали в смесителе пластикордере Brabender «Plasti-Corder®LabStation». Физико-механические показатели определяли на разрывной машине (INSTRON 5582 – 100kN), характеристики набухания изучали в дистиллированной воде. Установлено, что ВНР, полученные традиционным способом, имеют низкую степень набухания и высокую степень вымывания набухающего полимера из-за слабого межфазного взаимодействия между гидрофильным полимером и каучуком. При содержании Na-КМЦ в резине 50 % мас, максимальная степень набухания ВНР, полученных в твердой фазе, в дистиллированной воде составляют 455 % мас. Увеличение содержания Na-КМЦ в РС приводит к снижению физико-механических свойств и увеличению степени вымывания водонабухающего компонента. ВНР на основе НК и Na-КМЦ, полученных в жидкой фазе, обладают высокой степенью первичного и повторного набухания и удовлетворительным уровнем физико-механических свойств. Максимальная степень набухания первичного и повторного набухания ВНР в дистиллированной воде составляет 905 % мас. и 1730 % мас., соответственно, при содержании Na-КМЦ в резине 55 % мас.

Библиографические ссылки

Новаков И.А., Лопатина С.С., Савченко Я.Ю. Состояние и тенденции развития производства и применения водо- и нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования // Каучук и резина. 2019. Т. 78. № 4. С. 228–238.

Сабиров Р.К., Галимов Р.Р., Азизова А.К. Разработка и применение водонабухающих резин для пакеров нефтедобывающей промышленности // Каучук и резина. 2018. Т. 77. № 2. С. 106–107.

Казымов Ш.П., Абдуллаева Э.С., Раджабов Н.М. Обзор конструкций, набухающих пакеров и возможности их применения на месторождениях Азербайджана // Научные труды НИПИ нефтегаз. ГНКАР. 2015. № 3. С. 43–51.

Катеев Р.И., Исхаков А.Р., Зарипов И.М. Опыт применения водонефтенабухающих заколонных пакеров «TamInternational» // Сборник научных трудов ТатНИПИ-нефть (с международным участием). Москва : ВНИИОЭНГ, 2011. С. 213–220.

Synthesis and characterization of water swellable natural rubber vulcanizates / C. Nakason [и др.] // European Polymer Journal. 2013. Vol. 49. № 5. P. 1098–1110. http://dx.doi.org/10.1016%2Fj. eurpolymj.2013.01.003.

Нгок Х.Х., Рахматуллина А.П., Чам Д.Т. Водонабухающие резины. Способы производства и применение. Обзор // Бутлеровские сообщения. 2021. Т. 41. № 5. С. 24–34. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/21-66-5-24.

Superabsorbent hydrogel composites and nanocomposites: a review / K. Kabiri [и др.] // Polymer composites. 2011. Vol. 32. № 2. P. 277–289. https://doi.org/10.1002/pc.21046.

Разработка нефтенабухающих эластомеров для уплотнительных элементов пакерного оборудования / В.Ф. Каблов [и др.] // Известия ВолгГТУ. 2019. Т. 228. № 5. С. 63–66.

Material properties of the seal gasket for shield tunnels: A review / Y. Chen [и др.] // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 191. P. 877–890. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2018.10.021.

Dehbari N., Tang Y. Water swellable rubber composites: an update review from preparation to properties // Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132. № 46. P. 42786–42791. https://doi.org/10.1002/app.42786.

Нечёсова Ю.М. Получение эластомерных композиций, наполненных модифицированным карбона¬том кальция на стадии латекса : дис. ... канд. тех. наук. Воронеж , 2015. 135 с.

Рахматуллин А.И. Жидкофазное наполнение каучуков растворной полимеризации кремнекислотным наполнителем : дис. ... канд. тех. наук. Казань , 2010. 151 с.

Ибрагимов М.А., Акмырадов А.А., Рахматулли¬на А.П. Модификация эмульсионного бутадиен-стироль¬ного каучука минеральными и полимерными наполнителями // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 11. С. 65–69.

Влияние гидросорбционных полимеров на свойства водонабухающей резины / К.В. Ефимов [и др.] // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 64. № 10. С. 90–93. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/20-64-10-90.

Dehbari N., Zhao J., Peng R. Neutralisation and compatibilisation effects on novel water-swellable rubber composites // Journal of Materials Science. 2015. Vol. 50. P. 5157–5164. https:// doi.org/10.1007/s10853-015-9052-7.

Использование порошковой целлюлозы из соломы овса в составе ограниченно набухающих резин для уплотнительных элементов / Е.Н. Черезова [и др.] // Каучук и резина. 2020. Т. 79. № 2. С. 72–77.

Mechanical, Water-Swelling, and Morphological Properties of Water-Swellable Thermoplastic Vulcanizates Based on High Density Polyethylene/Chlorinated Polyethylene/Nitrile Butadiene Rubber/Cross-Linked Sodium Polyacrylate Blends / W. Dongya [и др.] // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2015. Vol. 52. № 9. P. 1322–1340. https://doi.org/10.1080/03602559.20-14.974191.

Ахмедзянова Д.М. Разработка водо- и нефтенабухающих термопластичных вулканизатов с регулируемым временем набухания : дис. ... канд. тех. наук. Казань, 2018. 109 с.